CN101353880A - 移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统 - Google Patents

Abstract

移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统，其特征是：包括两台PC计算机、可编程控制器PLC以及与联接PLC联接的人机界面；两台PC计算机通过HUB进行联机，实现生产数据的实时交换；两台计算机通过RS232IF与PLC通信，实现生产过程的实时控制。分配给打印机相应的IP地址并联接到HUB上，实现任何一台计算机任何时候都可将生产数据进行输出。本控制系统通过交换机连接两台PC计算机实现双机同步控制，生产过程中产生的数据两台PC计算机实时数据交换，以避免因计算机故障而造成数据的丢失或破坏；两台计算机通过RS232IF通信模块与PLC实现实时的控制，可将因计算机故障而造成设备停产的损失降到最小。

Description

移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统

技术领域

本发明涉及沥青水泥砂浆的生产过程控制和生产数据的保护，尤其是工况恶劣环境的移动式沥青水泥砂浆搅拌设备的计算机控制系统。

背景技术

无渣轨道板高速铁路，其无碴轨道系统是由在纵向相互连接的轨道承载板组成。在路基上，轨道承载板铺设在水硬性混凝土承载层上面或是铺设在沥青混凝土承载层上面。在桥梁结构上，轨道承载板铺设在底座混凝土板上面。轨道承载板排放完毕后，采用校准系统精调。精调之后，在水硬性混凝土承载层顶面和轨道板底面之间有一个2-4cm的空间，这个空间将用一种特殊的沥青水泥(CA)砂浆填满。为此，轨道承载板留有三个圆形孔，通过这三个孔灌入沥青水泥砂浆。透过沥青水泥砂浆的良好流动性可以确保水硬性混凝土承载层和轨道承载板之间的空间可以完全填满。为了进行底层灌浆，每一个轨道承载板的侧面必须密封，而且每次只进行一个板块的底层灌浆。侧封采用一种特殊的、稳定的水泥砂浆，侧面的密封处在板块中部和轨道承载板的角落附近有开口，进行底层灌浆时空间的空气能够从开口排除，这些开口还有另外一个功能，也就是能够用来检查板底空间是否完全灌满。沥青水泥砂浆基于它的特殊性能，是板式无碴轨道系统中一个关键的元素。

灌浆砂浆是一种特殊的沥青水泥砂浆，该沥青水泥砂浆是一种由沥青混合其它数种高分子材料而成的一种弹性路基材料，需具备良好的流动性、弹性、抗腐蚀性、防冻性，新拌砂浆具有在温度5℃至35℃之间时，方可以进行灌浆施工的特性。沥青水泥砂浆沥青水泥砂浆基于上述的特性特点，对干混砂浆骨料、液料、添加剂均提出了严格的要求，各组分的计量精度及稳定性直接影响到成品砂浆的综合性能，同时对生产沥青水泥砂浆的生产设备提出了新的要求。通过对允许使用的灌浆层沥青砂浆进行的不同试验表明，由于沥青水泥砂浆在较短的时间内便失去了能用其对无渣轨道板按质量要求进行灌浆的特性，在固定的搅拌站里搅拌砂浆并运到工地是不可能的；在固定搅拌站搅拌然后用泵泵到工地的实验也同样宣告失败。因此有必要开发可移动的沥青水泥砂浆搅拌站，此搅拌站包括牵引拖车、拖挂车辆底盘以及装设在拖挂车辆底盘上的集装箱，集装箱前部的拖挂车辆底盘上安装为生产设备提供电源的发电机组，集装箱内配套有用于搅拌生产沥青水泥砂浆的成套装置，可携带必要的材料，直接在现场搅拌、灌注一气呵成来保证砂浆的性能和施工质量，完全满足生产沥青水泥砂浆的工艺要求。因此诞生了适用于高速铁路沥青水泥砂浆移动搅拌站的控制系统。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种具有良好可靠性和稳定性的移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统，充分保证沥青水泥砂浆的性能和灌注施工质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统，其特征在于：包括两台PC计算机、可编程控制器PLC以及人机界面；两台PC计算机通过HUB进行联机，实现生产数据的实时交换；两台PC计算机通过RS232IF与可编程控制器PLC通信，实现生产过程的实时控制；分配给打印机相应的IP地址并联接到HUB上，实现任何一台计算机任何时候都可将生产数据进行输出；PLC进行联接人机界面，通过人机界面对PLC内部的参数进行设定、修改以及内部程序执行情况的监视；各重量、流量、温度、开关等传感器信号输出连接可编程控制器PLC信号输入端，PLC输出端控制设备的电机、泵、阀门等各执行机构。

所述各传感器信号通过变送器、AD模块进行模数转换后与到PLC信号输入端连接；变送器将各传感器采集的信号放大成0-10V的电压信号再传送给AD模块进行模数转换；然后再输入到PLC内部进行控制。

所述PLC通过DA模块、变频器控制搅拌主机的电机转速。

本控制系统具有以下优点：

(1)、本控制系统通过交换机连接两台计算机实现双机同步控制，生产过程中产生的数据两台PC计算机实时数据交换，以避免因计算机故障而造成数据的丢失或破坏。双机同步控制系统的两台PC计算机可同时也可单独完成对整个生产流程的控制和生产数据的管理，当一台计算机出现故障时，在不需要任何人工干预的情况下由另一台计算机继续承担控制任务，从而保证系统持续进行生产控制，将因计算机故障的停机率降到最低。

(2)、两台PC计算机通过RS232IF通信模块与PLC实现实时的控制，将因计算机故障而造成设备停产的损失降到最小。

(3)、改变以往通过并口三通将数据输出到打印机的方式，提高数据输出的可靠性和稳定性。

(4)、利用PC计算机进行控制，彻底改变以往用工控计算机加板卡的控制方式，从而提高可靠性和可维护性，生产过程中即使出故障也能用其它普通PC替代进行控制，以保证生产的持续进行。

(5)、主要的控制逻辑和信号处理工作由高可靠性可编程序控制器PLC完成，PC辅以人机界面操作和数据的记录、统计工作。

(6)、通信、数据转换工作由不同的处理模块单独完成，从而减轻PLC和PC的负担，对PC的硬件要求也大大降低了。

(7)、PLC主要用于工业控制，特别是像搅拌行业恶劣的工况条件下，在防尘、抗干扰等方面有着与传统工控机无法比拟的优势。

(8)、与PLC联机的触摸屏实现了即使没有PC机也能单独进行的参数设置、状态监控和生产控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本设备的电控系统框架图。

图2是本设备的电控系统结构原理图。

具体实施方式

参照图1、图2。移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统由重量信号、开关信号、执行机构、AD、DA模块、PLC、RS232IF模块、人机界面和两台PC计算机1#、2#等组成，来共同完成控制和管理移动式沥青水泥砂浆搅拌设备的沥青水泥砂浆生产过程。两台通过HUB进行联机的PC计算机以及可编程控制器PLC，两台PC计算机1#、2#分别通过RS232IF与PLC通信，PLC联接人机界面，通过人机界面对可编程控制器PLC内部的参数进行设定、修改以及内部程序执行情况的监视；各重量、流量、温度、开关等传感器信号输出连接可编程控制器PLC信号输入端，PLC输出端控制包括电机、泵、阀门等各执行机构。PC计算机1#、2#和PLC能同时或单独进行控制，来共同完成沥青水泥砂浆搅拌设备的控制和管理，方便用户对生产数据进行查询、浏览或将其输出到打印机或其它设备。两台计算机与RS232IF进行联接完成PLC和计算机之间的通信，并且PC计算机1#、2#之间用HUB进行网络联接，以实现双机的同步控制；在实时同步控制过程中，当PC计算机1#、2#中的一台计算机出现故障时，不需要任何人为的干预下，另一台单独将自动切换担当控制任务，从而保证生产得以继续进行，而不受到其它任何影响，控制系统可靠性和稳定性将得到很好的保障。骨料秤重量信号、水、添加计连续液位信号、温度信号等各传感器信号通过变送器、AD模块进行模数转换后与到PLC信号输入端连接；变送器将各传感器采集的信号放大成0-10V的电压信号再传送给AD模块进行模数转换；然后再输入到PLC内部进行控制；PLC通过DA模块、变频器控制搅拌主机的电机转速。

移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统的各组成部分：

a、骨料、水量、添加剂计量信号：在骨料电子秤以及水、添加剂流量计上都装有高灵敏度电子称重传感器，在传感信号和AD模块之间还有信号变送器(图中未示出)；传感信号反馈到变送器的输入端，经过变送器放大成0-10V的电压信号再传送给AD模块进行模数转换；然后再输入到PLC内部进行控制。

b、开关信号：为了保证设备的安全、可靠运行，在各执行机构上都装有很多的检测开关，通过检测开关检测来检测动作机构的执行情况，从而进一步的对设备各个机构的动作顺序进行逻辑控制。

c、执行机构：执行机构是控制系统的终端设备，主要包括搅拌主机电机、信号指示灯、电磁阀、交流接触器、磁电开关、液位开关、接近开关、高速脉冲等。

d、AD模块：500μs高速转换、1/20000的分辨率的AD模块(也称为模数转换单元)，其主要是将变送器输出的模拟信号转换在PLC所能接受的控制信号，控制计量精确度。

e、PLC：可编程序控制器PLC，超高速的运行速度，基本指令0.08μs，具有稳定性高、性能价格比好等特点，通过对PLC的编程，根据程序设定的各种控制逻辑，其执行结果能够直接驱动外部负载电路动作，是整台设备的核心控制单元。

f、RS232IF模块：主要用于PC计算机和PLC之间的通信。实现控制系统计算机和PLC之间的双机双控，在用VB进行开发时，只需用MSComm控件写入相应的代码，将端口打开进行数据传送就可完成操作。

g、人机界面：与PLC进行联接，通过人机界面对PLC内部的参数进行设定和修改。也可用于对PLC内部程序执行情况的监视。由于是采用触摸式显示屏，通常只需用手稍微在上面进行轻轻点击就可完成所需的操作。

h、PC计算机：包两台括高可靠性的PC计算机1#、2#、输入输出设备和外部磁盘机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来完成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成控制对象的控制变量的信号，再送往控制对象的控制器。两台计算机与RS232IF进行联接完成PLC和计算机之间的通信。并且控制计算机I、II之间用HUB进行网络联接，以实现双机的同步控制。

本设备的电控系统具有完善的控制功能：1、软件登陆和电子秤调校需要用户密码，有效的保证了重要生产数据的安全。2、全立体界面动画模拟生产工况，实时显示配料值、称量值、误差值等生产数据。3、全中文快速校称，并具有自诊断和提示功能，提供在线使用帮助。4、自动调整骨料落差并具有趋势判断功能、负值自动修正、零位自动跟踪、按键去皮等功能。上述电控系统采用智能化参数设定，所有生产经验参数一键完成，操作简单、维护方便、灵活、方便；全方位在线实时检测设备生产状态，并进行安全联锁控制。若出现异常工况，可准确提示设备故障点并提醒工作人员进行定位查看与检修，实现准确故障定位排除。

Claims (3)

1、移动式沥青水泥砂浆搅拌设备控制系统，其特征在于：包括两台PC计算机、可编程控制器PLC以及人机界面；两台PC计算机通过HUB进行联机，实现生产数据的实时交换；两台PC计算机通过RS232IF与可编程控制器PLC通信，实现生产过程的实时控制；分配给打印机相应的IP地址并联接到HUB上，实现任何一台计算机任何时候都可将生产数据进行输出；PLC进行联接人机界面，通过人机界面对PLC内部的参数进行设定、修改以及内部程序执行情况的监视；各重量、流量、温度、开关等传感器信号输出连接可编程控制器PLC信号输入端，PLC输出端控制设备的电机、泵、阀门等各执行机构。

2、根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述各传感器信号通过变送器、AD模块进行模数转换后与到PLC信号输入端连接；变送器将各传感器采集的信号放大成0-10V的电压信号再传送给AD模块进行模数转换；然后再输入到PLC内部进行控制。

3、根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述PLC通过DA模块、变频器控制搅拌主机的电机转速。

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